據(jù)EETimes消息，不久前，意法半導(dǎo)體在其意大利卡塔尼亞工廠概述了大力發(fā)展碳化硅（SiC）業(yè)務(wù)，并將其作為戰(zhàn)略和收入的關(guān)鍵部分的計劃。在ST最近的季度和年度業(yè)績發(fā)布會上，ST總裁兼首席技術(shù)官Jean-MarcChery多次重申了占據(jù)在2025年預(yù)計即將達(dá)到37億美元SiC市場30%份額的計劃。

由于SiC具有高耐壓、低損耗、高效率等特性，可以讓功率器件突破硅的限制，帶來更好的導(dǎo)電性和電力性能。這些特性的提高，正與目前市場上熱門的汽車電子、工業(yè)自動化以及新能源等領(lǐng)域的需求相契合。因而，各大廠商紛紛在SiC上展開了布局。

碳化硅市場成長驚人

根據(jù)Yole于2018年發(fā)布的《功率碳化硅（SiC）材料、器件和應(yīng)用-2018版》報告預(yù)測，到2023年SiC功率市場總值將超過14億美元，2017年至2023年的復(fù)合年增長率（CAGR）將達(dá)到29%。目前，SiC功率市場仍然主要受功率因數(shù)校正（PFC）和光伏（PV）應(yīng)用中使用的二極管驅(qū)動。Yole預(yù)計五年內(nèi)，驅(qū)動SiC器件市場增長的主要因素將是晶體管，該細(xì)分市場在2017~2023年期間的復(fù)合年增長率將達(dá)到驚人的50%。

從產(chǎn)業(yè)鏈角度看，SiC包括單晶襯底、外延片、器件設(shè)計、器件制造等環(huán)節(jié)，但目前全球碳化硅市場基本被在國外企業(yè)所壟斷。其中，尤以美國、歐洲、日本為大。美國居于領(lǐng)導(dǎo)地位，占有全球SiC產(chǎn)量的70%-80%；歐洲擁有完整的SiC襯底、外延、器件以及應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈；日本則是設(shè)備和模塊開發(fā)方面的絕對領(lǐng)先者。

SiC市場的活躍，吸引了業(yè)內(nèi)眾多公司的關(guān)注。具體來看，在全球市場中，單晶襯底企業(yè)主要有Cree、DowCorning、SiCrystal、II-VI、新日鐵住金、Norstel等；外延片企業(yè)主要有DowCorning、II-VI、Norstel、Cree、羅姆、三菱電機(jī)、Infineon等；器件方面相關(guān)主要企業(yè)包括，Infineon、Cree、羅姆、意法半導(dǎo)體等。

但是，受限于目前SiC產(chǎn)品價格過高，且由于其在長晶過程中，對外部環(huán)境要求較高，也使得生產(chǎn)出來的SiC原料晶柱的品質(zhì)不穩(wěn)定。因而，造成沒有足夠的晶圓來供應(yīng)市場。從而，SiC產(chǎn)品一直被少數(shù)幾家企業(yè)壟斷。

2001年，德國英飛凌公司推出SiC二極管產(chǎn)品，美國Cree和意法半導(dǎo)體等廠商也緊隨其后推出了SiC二極管產(chǎn)品。接著，日本羅姆、新日本無線及瑞薩電子等也投產(chǎn)了SiC二極管。再此以后，SiC全球市場格局基本成型。而近些年來，由于汽車電子方面的需求被市場普遍看好，也使得SiC傳統(tǒng)廠商紛紛有了新動作。

國際市場強(qiáng)手林立

在進(jìn)入2019年以來，意法半導(dǎo)體在SiC方面的動作頻繁。除了開篇所提到的意法半導(dǎo)體將SiC劃分為公司戰(zhàn)略的關(guān)鍵組成部分以外。意法半導(dǎo)體(ST)還在本年2月，與瑞典碳化硅晶圓制造商N(yùn)orstel簽署協(xié)議,收購其55%的股權(quán)。據(jù)悉，Norstel公司于2005年從Linkping大學(xué)分拆出來。

2017年1月，Norstel由安信資本操作收購，資金來自于福建省政府和國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金共同籌建的500億元人民幣（74億美元）基金項目，三安光電參與管理該基金。Norstel生產(chǎn)150mmSiC裸晶圓和外延晶圓。意法半導(dǎo)體表示,交易完成后,它將在全球產(chǎn)能受限的情況下控制部分SiC器件的整個供應(yīng)鏈。隨著材料和基于SiC技術(shù)的產(chǎn)品變得更加成熟，意法半導(dǎo)體研制出正在成為汽車電氣化的關(guān)鍵推動力的汽車級SiC功率器件。

在意法半導(dǎo)體之前，同為SiC的生產(chǎn)大戶，德國大廠英飛凌也在此有所動作。英飛凌推出了CoolSiC系列，該系列產(chǎn)品可覆蓋多個應(yīng)用領(lǐng)域，如光伏、電動汽車充電、電動車輛：提高續(xù)駛里程，減少電氣系統(tǒng)尺寸、UPS/SMPS1、牽引及電機(jī)驅(qū)動等。2018年11月，英飛凌宣布，已收購一家名為Siltectra的初創(chuàng)企業(yè)，將一項創(chuàng)新技術(shù)冷切割(ColdSpilt)收入了囊中。

據(jù)悉，“冷切割”是一種高效的晶體材料加工工藝，能夠?qū)⒉牧蠐p失降到最低。英飛凌計劃將這項技術(shù)用于碳化硅（SiC）晶圓的切割，并未在未來五年內(nèi)實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的工業(yè)規(guī)模使用。從而讓單片晶圓可出產(chǎn)的芯片數(shù)量翻番，進(jìn)一步加碼碳化硅市場。據(jù)了解，截止至2018年，英飛凌SiC在充電樁市場的市占超過五成。

除此之外，羅姆也很早就關(guān)注到SiC，并開始與用戶以及大學(xué)等機(jī)構(gòu)合作，不斷積累技術(shù)經(jīng)驗。2018年，ROHM宣布已正式將適用于工業(yè)裝置、太陽能發(fā)電功率調(diào)節(jié)器（Powerconditioner）等變流器/轉(zhuǎn)換器（inverter/converter）的碳化硅（SiC）MOSFET模組（額定規(guī)格1200V/180A）投入量產(chǎn)。

羅姆計劃到2025年為止，公司SiC相關(guān)產(chǎn)品在行業(yè)中的市占率要力爭達(dá)到30%。羅姆碳化硅功率元件主要覆蓋的領(lǐng)域包括：車載供電器、太陽能功率調(diào)節(jié)器及蓄電系統(tǒng)、服務(wù)器、EV充電站。其中，EV充電站產(chǎn)品可占公司全部SiC器件的39%。

但是，也并不是每一個人都同意碳化硅功率器件的應(yīng)用前景。ABB公司是高功率半導(dǎo)體的專家，但是在2002年，瑞典的聯(lián)合開發(fā)中心，終止了SiC開發(fā)項目。ABBSwitzerlandSemiconductors研發(fā)部的總工程師說：“碳化硅短期上適合低電壓單極型二極管，它也有潛力用于高頻場合中的低功率雙極晶體管和結(jié)型場效應(yīng)晶體管。SiC從長遠(yuǎn)上看，它在高壓應(yīng)用領(lǐng)域還是比其他種類的開關(guān)器件更值得關(guān)注的。”

那么，國內(nèi)碳化硅市場又是怎樣一番光景？

國內(nèi)玩家奮起直追

經(jīng)過多年的布局，國內(nèi)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正迎來飛速發(fā)展。SiC材料、器件齊發(fā)力，國內(nèi)競爭格局初顯。其中，SiC單晶和外延片是國內(nèi)SiC產(chǎn)業(yè)鏈中較為成熟的環(huán)節(jié)。

單晶襯底方面，國內(nèi)襯底以4英寸為主，目前，已經(jīng)開發(fā)出了6英寸導(dǎo)電性SiC襯底和高純半絕緣SiC襯底。目前，天科合達(dá)、山東天岳、河北同光、中科節(jié)能均已完成6英寸襯底的研發(fā)，天科合達(dá)和中電科裝備研制出6英寸半絕緣襯底。

外延片方面，國內(nèi)瀚天天成、東莞天域半導(dǎo)體、國民技術(shù)子公司國民天成均可供應(yīng)4-6英寸外延片，中電科13所、55所亦均有內(nèi)部供應(yīng)的外延片生產(chǎn)部門。

器件/模塊/IDM方面，我國在碳化硅器件設(shè)計方面有所欠缺，還沒有廠商涉及于此。但是在模塊、器件制造環(huán)節(jié)我國已出現(xiàn)了一批優(yōu)秀的企業(yè)，包括三安集成、海威華芯、泰科天潤、中車時代、世紀(jì)金光、芯光潤澤、深圳基本、國揚(yáng)電子、士蘭微、揚(yáng)杰科技、瞻芯電子、天津中環(huán)、江蘇華功、大連芯冠、聚力成半導(dǎo)體等。同時，比亞迪也宣布已投入巨資布局半導(dǎo)體材料SiC（碳化硅）。

目前主流的SiC功率器件產(chǎn)品，包括用以在900V以上的應(yīng)用領(lǐng)域替代硅絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)的金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)，以及600V以上應(yīng)用領(lǐng)域替代硅快速恢復(fù)(FRD)的肖特基二極管。除此之外，國際廠商都已在1200V的產(chǎn)品上進(jìn)行布局，我國在此領(lǐng)域雖也有所突破，但將比之下仍稍顯遜色。

而從應(yīng)用角度來看，國內(nèi)SiC企業(yè)主要布局的領(lǐng)域也主要集中在在新能源發(fā)電、新能源汽車、軌道交通和智能電網(wǎng)等領(lǐng)域。與國際市場重點(diǎn)發(fā)展的領(lǐng)域基本一致。

面對國際SiC大廠的動作，國內(nèi)SiC相關(guān)企業(yè)應(yīng)該抓緊在此領(lǐng)域的研究?；蛟S在不遠(yuǎn)的將來，伴隨著第三代半導(dǎo)體材料應(yīng)用的爆發(fā)，國內(nèi)半導(dǎo)體市場將迎來另外一番景象。

在這個多方混戰(zhàn)的SiC市場，你們認(rèn)為誰會是最后的贏家？